Email
Пароль

СИСТЕМА ОБРАЗОВАНИЯ КРОНШТАДТСКОГО РАЙОНА СПб


ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЦЕНТР
КРОНШТАДТСКОГО РАЙОНА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА


Яндекс.Метрика
↑ вверх Печать

Выпуск №15 (декабрь 2015) » Потенциал информационных технологий в обеспечении качества образования

Ю.А. Винницкий. Свободная робототехника в российской школе – время пришло!


Автор: Винницкий Юрий Анатольевич,  ГБОУ СОШ № 169 с углубленным изучением английского языка Центрального района Санкт-Петербурга, заместитель директора школы по ОЭР, к.п.н., стаж работы 26 лет, высшая квалификационная категория.

 


В настоящее время в российском образовании ведется активная работа по использованию элементов робототехники в учебном процессе. И причин здесь несколько. Это возможность привлечь внимание подрастающего поколения к техническому творчеству, сформировать инженерное мышление и ответственное отношение к современной цифровой технике, выполнить социальный заказ на подготовку и обучение гражданина цифрового века, способного занять свое место в высокотехнологичной экономике. Робототехника прекрасно вписывается в новую систему образования, основанную на требованиях ФГОС, создает основу для творческих проектов, исследовательских работ учащихся, актуализации знаний из различных предметных областей. Не менее важным является и тот факт, что работа с реальными объектами, управляемыми из программной среды позволяет показать учащимся границы виртуального и реального миров, заложить прочную основу понимания – цифровой мир лишь средство управления объектами реального мира, перенести акцент использования цифровых устройств с игровой на созидательную, творческую деятельность.

Таким образом, введение курса робототехники в образовательную программу школ России – дело времени, причем ближайшего. Пока вопрос вызывает только формат преподавания курса, прорабатываются возможные направления развития: внеурочная деятельность, часть общего курса технологии в 5-7 классах или вообще в форме отдельной школьной дисциплины.

На текущий момент эта работа на стадии зарождения. Существующие программы и аппаратные платформы обычно копируют идеологию кружков технического творчества, в задачу которых входила подготовка заинтересованных ребят к проектированию роботов и участию в различных соревнованиях. Но образовательные задачи, которые решаться в ходе изучения курса робототехники куда шире, должны охватывать как можно более широкий круг учащихся и, в первую очередь, быть ориентированными на развитие всего комплекса УУД учащихся, что требует коренного пересмотра курса и предлагаемых в его рамках учебных задач и проектов. Немаловажно пересмотреть и требования к аппаратной основе курса. Наиболее широко в настоящее время представлены роботы на основе LEGO (WeDo, MINDSTORMS), хорошо зарекомендовавшей себя на соревнованиях, но больше рассчитанные на использование в рамках кружков технического творчества, нежели для ведения занятий в рамках классно-урочной системы современной школы. Эти конструкторы используют только проприетарное ПО, что противоречит многочисленным нормативным документам, предусматривающим ориентирование образовательных учреждений на использование СПО в учебном процессе. Помимо этого, наборы состоят из мелких деталей (например, популярный набор NXT 9797 состоит из 431 детали), что дает огромный простор для технического творчества, но затрудняет сборку нужных устройств на уроках, когда каждая последующая группа должна вновь работать с разобранным конструктором, сложно обеспечивается и сохранность конструкторов в условиях постоянной смены учебных групп. В школе же, для акцентирования внимания на учебных задачах, алгоритмах управления и ускорения процесса сборки хотелось бы видеть крупноузловую сборку робоплатформы, при которой приведение платформы в рабочее состояние занимало бы не более 5 минут, а остальное время занятия можно было бы уделить системам управления.

Таким образом, требования к программно-аппаратной платформе курса робототехники в школе можно сформулировать следующим образом:

  1. Она должна работать под управлением СПО в средах Microsoft Windows, Linux, Mac OX.
  2. Аппаратно должна представлять собой платформу с крупноузловой сборкой, безопасной для использования в школе.
  3. Язык программирования должен быть простым и понятным на уровне 5-7 классов.

 Посмотрим, какие альтернативы предлагает роботехника на основе СПО. Огромную популярность в мире технического конструирования приобретает свободная программная платформа Arduino, имеющая отличный потенциал использования в современной школе. Существуют и робоплатформы, основанные на все той же платформе Arduino, и способные стать полноценной основой учебного курса робототехники в школе.

Интересно, что подобные разработки появляются и в России. Хочется отметить комплект ScratchDuino.Робоплатформа (http://scratchduino.ru/products/robotkit/) разработанный в Санкт-Петербурге, над исследованием технологий использования которого в школе и работает наш коллектив.

В рамках ОЭР в школе мы более года исследовали учебный потенциал платформы.

С педагогической точки зрения платформа обладает следующими преимуществами:

Конструктив и компоновка. Все датчики и платы находятся в крепких и безопасных пластиковых модулях, сборка осуществляется простым соединением, контакты датчиков – магниты, датчик присоединяется к платформе одним движением. Крупноузловая сборка (в наборе всего 9 узлов) позволяет быстро собрать необходимую схему и сконцентрироваться на проектных задачах.

  • В качестве ПО используется популярнейшая свободная среда программирования Scratch, давно используемая в начальной и основной школе при обучении азам программирования. При этом сохраняется возможность использования для программирования робоплатформы более «взрослых» сред программирования.
  • Возможность использования для программирования платформы стандартного плагина Arduino ArduBlock позволяет сделать очень важный учебный шаг от визуального «блочного» программирования в среде, похожей на Scratch, к настоящему коду Arduino. Таким образом, получается отличная учебная траектория Scratch – ArduBlock – Код Arduino. Использование ArduBlock и кода Arduino добавляет и возможность автономного использования робоплатформы, что делает возможным написание программ для участия в распространенных видах соревнований по робототехнике.
  • Дополнительные блоки-заготовки для самостоятельного создания датчиков и внешних индикаторов позволяют использовать не только аналоговые входы, но и цифровые входы-выходы устройства, что значительно расширяет область учебного, а особенно проектного применения платформ, создавая предпосылки для перехода к изучению схемотехники Arduino, и при этом не нарушая авторских прав, т.к. все происходит в рамках свободных аппаратных платформ и СПО.

Так, использование заготовки для создания фары-сигнализатора (разработана в ходе ОЭР в нашем ОУ) позволяет решать целый ряд учебных задач и предлагать учащимся новые темы проектной работы, например, по кодированию информации и передаче данных о состоянии робоплатформы. Разработчики планируют включить подобные фары-сигнализаторы в комплектацию новых робоплатформ.

  • В случае комплексного оснащения курса к возможностям робоплатформы добавляется использование цифровых измерительных лабораторий, основанных на том же основном блоке ScratchDuino, что дает возможность продемонстрировать универсальность использования процессорных схем для решения разнообразных практических задач и существенно расширяет проектное и исследовательское направления использования платформы в интеграции с другими предметными областями (математика, физика, биология, информатика). В настоящее время стало возможным использовать Лабораторию и Робоплатформу одновременно, управляя, например, поведением робота, используя показания датчиков Лаборатории.

В целом можно отметить большой учебный потенциал комплекта. Но на пути его внедрения в школьный курс также есть несколько препятствий: нестабильность качества сборки и отсутствие учебных пособий, рассчитанных на работу с данной системой. Если будут решены эти проблемы (первая – переводом сборки на заводские линии, вторая – выпуском соответствующих учебных и методических материалов), данная платформа станет отличной основой для изучения робототехники в школе.

Пока же мы активно работаем над созданием сетевой поддержки учителей- энтузиастов, решивших попробовать использование свободной робототехники в своих ОУ. Совместными усилиями разработчиков и исследовательских групп уже созданы сетевые механизмы поддержки учебного процесса (тематический блог, сетевое сообщество, Wiki проекта).

К таким ресурсам относятся:

  • http://wiki.scratchduino.ru/wiki - обширный ресурс по использованию робоплатформы ScratchDuino. Содержит техническую документацию проекта, статьи по сборке и наладке системы.
  • https://plus.google.com/u/0/communities/109427189158609607916 - группа ScratchDuino Russia (вопросы использования платформы в образовании)
  • http://vk.com/scratchduino - группа ScratchDuino Вконтакте (новости, информация о проекте и мероприятиях, видеоотчеты, мастер-классы и другая информация)
  • https://sc169.wordpress.com/ - авторский блог с методическими разработками по использованию ScratchDuino в школе.

Надеемся, уже в ближайшем будущем появится учебное пособие по робототехнике на основе Arduino и свободная робототехника шагнет в российские школы. Время пришло.